频域热反射显微镜 (FDTR)

InFocus κ - 创新的热物理显微镜

配备了能够精确扫描衍射极限激光点的检流计扫描仪，我们的激光扫描FDTR显微镜实现了突破性的三维纳米级热分析。

亮点

衍射限制的激光光斑允许评估小颗粒的热特性。

各向异性热导率的评估以及热性能显微镜检测也可实现。

利用冷却/加热台（选配）可以评估热导率随温度的变化。

概览

InFocus κ FDTR利用热反射现象（即物体表面光的反射率随温度变化而改变），通过频域热反射（FDTR）显微镜来测量薄膜和微结构的热导率等热性能，并观察其分布情况。

InFocus κ FDTR的关键特性在于它能够将激光束光斑尺寸缩小至接近衍射极限，并通过激光扫描光学系统自由控制其照射位置。通过在柱坐标中运用三维热扩散模型进行定量分析，它能够对各向异性热导率进行评估。较小的激光光斑还可用于评估单个小颗粒（如散热填料）的热性能。

此外，还可将高分辨率拉曼光谱作为选件添加。拉曼光谱能够提供有关样品分子结构、结晶度和残余应力的额外信息，便于在一台仪器上进行多方面的材料分析。

使用泵浦连续波激光器以高达 50 MHz 的频率周期性地加热样品表面，并使用锁相放大器检测温度响应的相位延迟。

基于微 FDTR 的各向异性导热系数评估

InFocus κ FDTR 能够将激光束紧密聚焦到接近衍射极限。使用 20 倍（数值孔径 = 0.45）的物镜，泵浦光束的 1/e2 光束直径为 2.14 微米，探测光束为 1.19 微米，使用 50 倍或 100 倍物镜，光斑尺寸可以缩小到亚微米。

在 Micro FDTR 的测量中，许多样品在三维空间中会出现热扩散现象。因此，使用圆柱坐标的三维热扩散模型用于拟合分析。如果样品具有各向异性热导率，通过将其作为拟合参数，可以同时测量垂直平面和平面内热导率。

它还具有计算每个拟合参数测量灵敏度的功能，通过事先确认是否存在灵敏度，可以进行可靠的测量。

多功能扫描系统实现的多种测量模式

亚微米光束直径的好处之一是能够测量单个小颗粒的热导率。即使是微米级的散热填料，也可以通过将激光仔细聚焦在颗粒的中心来进行测量。

除了使用电动平台进行扫描外，InFocus κ FDTR 还配备了使用振镜（仅探测光）的激光束扫描系统。通过在适当的扫描光学系统中组合扫描透镜和筒镜，无论光束照射位置在哪里，光始终垂直于测量平面照射。

在光束偏移 FDTR 测量中，通过在探测光的照射位置相对于泵浦光偏移的同时进行测量，可以灵敏地测量面内热导率。此外，使用平台扫描的 FDTR 映射测量能够使各种热特性的分布可视化。

利用激光束扫描技术精确控制激光光斑

使用激光扫描光学系统，这是ScienceEdge的专有能力，只需在软件的显微镜图像上任意点击，就可以立即改变探测光束的位置。照射到样品表面的入射光保持垂直，因此无需担心斑点形状失真。

规格

*产品规格如有变更，恕不另行通知。请事先知晓这一点，并每次都核实详情。

*所示产品外观为概念模型，可能与实际产品外观有所不同。

产品图片

应用

自旋链 - 自旋梯式铜酸盐中各向异性热导率的评估

自旋链 - 自旋梯式铜酸盐，顾名思义，具有特殊的层状结构，其中离子呈梯状排列。沿梯级腿（c 轴方向），由于磁振子的作用，已知其表现出高的热导率，而在 ab 平面内，由于声子的作用，其热导率较低。

在此，我们使用 InFocus κ FDTR 评估了单晶 La5Ca9Cu24O41（LCCO）的热导率各向异性，它在自旋链 - 自旋梯式铜酸盐中在室温下表现出最高的热导率。

通过射频溅射在经过树脂包埋且 ab 表面暴露并抛光的单晶 LCCO 表面沉积约 120 纳米厚的 Cr/Au。在泵浦激光的调制频率从 200 千赫变化到 10 兆赫的同时，我们测量了热反射信号的相位延迟，并使用圆柱坐标中的三层模型（换能器/界面/LCCO）进行了拟合分析。

拟合分析的结果表明，垂直平面方向（c 轴方向）的热导率为 45.3 W/mK，平面内方向（ab 平面方向）为 5.1 W/mK。这种垂直平面的热导率与先前研究中报告的值一致*。此外，已知在 LCCO 中，源自声子的平面内热导率约为源自磁振子的垂直平面热导率的十分之一。该测量还表明，平面内热导率约为垂直平面方向的十分之一，与常规理解一致。

（致谢）：我们衷心感谢东京电机大学的 Takayuki Kawamata 教授提供单晶 LCCO，以及东北大学的 Nobuaki Terakado 教授对本次测量和数据分析提供的宝贵建议。

LCCO 的晶胞结构。梯面沿 c 轴方向排列。

拟合分析结果（绿色为拟合参数）

测量单晶化学气相沉积金刚石的热导率

热导率较高的材料，如金刚石，给热导率的定量评估带来了挑战。困难源于充分加热样品的难度以及包括温度弛豫和相位滞后在内的极小温度响应，使得测量变得困难。

通过与京都大学的 Hirotani 副教授和 Yuki Akura 先生的合作研究*，ScienceEdge 开发了一种能够高灵敏度测量甚至微小相位延迟的光学系统。这一进展使得测量热导率超过 2000 W/mK 的材料成为可能。

右侧的图表显示了使用 InFocus κ FDTR 测量的高纯度单晶化学气相沉积（CVD）金刚石基底的相位数据。通过用诸如换能器（Au/Cr）和金刚石之间的界面热导以及金刚石的热导率等参数进行拟合，确定金刚石的热导率约为 2334 W/mK（见右下角表格）。

*请注意，这项研究的一部分是在 NEDO（新能源和工业技术开发组织）的支持下进行的，作为政府和私营部门合作的一个项目的一部分，用于发现和支持在创业方面有挑战的年轻研究人员。

用 InFocus κ FDTR 测量的单晶化学气相沉积金刚石的相位数据

拟合分析结果（绿色为拟合参数）